Langetermijnmetingen tonen aan: luchtkwaliteitsmodellen moeten worden herzien

De hoge monitoringstoren van het Innsbruck Atmospheric Observatory registreert elk uur 36.000 datapunten. De concentratie van de componenten waaruit de lucht in het stedelijk gebied van Innsburck is opgebouwd, kan continu worden gevolgd door het onderzoeksteam, geleid door professor Thomas Karl (Universiteit van Innsbruck, Oostenrijk). De interpretatie van de gegevens over de chemie van ozon, stikstofmonoxide en stikstofdioxide had belangrijke resultaten en werd gedaan door Jordi Vila, professor Meteorologie en Luchtkwaliteit aan Wageningen University & Research, en zijn groep, als onderdeel van een internationaal team. ‘Wij zijn experts op het gebied van interacties tussen meteorologie en de samenstelling van de atmosfeer.’

Voorspellende modellen moeten worden aangepast

Uit de analyse van Vila en zijn groep blijkt dat ozon net boven het aardoppervlak sneller en meer omgezet wordt in stikstofdioxide in stedelijke gebieden met een hoge stikstofmonoxide-uitstoot vanwege, bijvoorbeeld, dieselverkeer. Dit gaat in tegen een fundamentele aanname die wordt gebruikt door de meeste luchtkwaliteitsmodellen. De concentratie ozon op leefniveau wordt door deze modellen tot wel vijftig procent overschat in gebieden als Innsbruck. Ook blijkt dat stadsverkeer minder bijdraagt aan de ‘directe’ uitstoot van stikstofdioxide – vaak simpelweg aangeduid als stikstof. Hoewel verkeer bijdraagt aan de uitstoot van stikstofoxides, is de directe uitstoot van stikstof verwaarloosbaar.

De stikstofdioxideconcentraties zijn de laatste jaren gedaald, maar de reden daarvoor is nog niet bekend. 'Onderzoek zoals dit op basis van deze geavanceerde metingen in Innsbruck is cruciaal om de oorsprong van de stikstofproductie te achterhalen en onze schattingen van de stikstofuitstoot te verbeteren', benadrukt Vila. De resultaten van de studie zijn gepubliceerd in Science Advances.

Zestig jaar oude aanname

Stikstof is een schadelijke, verontreinigende stof voor mensen en planten. De stof kan worden gevormd door een reactie tussen ozon en de stikstofmonoxide-uitstoot van dieselmotoren. In de atmosfeer valt stikstof weer uiteen in stikstofmonoxide en zuurstof, dat zich meteen met andere zuurstofatomen verbindt tot ozon. Deze cyclus werd meer dan zestig jaar geleden wiskundig beschreven door Philip Leighton en computermodellen voor luchtkwaliteit werken met diens vereenvoudigde verhouding om complexiteit te minimaliseren. De gegevens uit het atmosferisch onderzoek in Innsbruck komen niet overeen met de verwachte waarden en tonen zo aan dat de Leighton-verhouding tot onjuiste resultaten kan leiden.

Dit onderzoek is een samenwerking tussen het National Center for Atmospheric Research (VS), Case Western Reserve University (VS), Wageningen University & Research (NL) en Luftblick (AT), en werd financieel ondersteund door onder meer het Oostenrijkse wetenschapsfonds FWF en het Europees Ruimteagentschap ESA.